- Регистрация
- 21 Дек 2016
- Сообщения
- 7,883
- Реакции
- 5,365
Группа американских исследователей достигла значительного успеха в борьбе с загрязнением пластиком: они создали прочную и экологически чистую альтернативу «нефтяному» пластику, используя коноплю. При этом речь идёт, конечно, не о психоактивных сортах, а о технической разновидности растения, известной человечеству на протяжении тысячелетий.
Новый материал представляет собой эластичный термопластик, который может растягиваться до 1600% от своего первоначального размера, сохраняя при этом все свои свойства. Результаты исследования были опубликованы на этой неделе в журнале Chem Circularity.
Прорывная термостойкость
Одной из основных проблем «зелёных» альтернатив пластику является их неспособность выдерживать высокие температуры. Большинство биоразлагаемых материалов теряют свою прочность при контакте с горячей водой. Тем не менее, материал из конопли демонстрирует высокую «температуру стеклования» — характеристику, позволяющую пластику сохранять свою прочность даже при взаимодействии с кипятком.
Грегори Сотцинг, профессор Университета Коннектикута и соавтор исследования:
"Очень немногие, если вообще хоть какие-то, пластики из природных ресурсов обладают этим свойством."
Замена токсичному BPA
Исследователи выражают надежду, что каннабидиол (CBD), извлекаемый из цветков конопли, сможет стать альтернативой бисфенолу-А (BPA) — синтетическому химическому веществу, которое широко применяется в современном производстве пластика. BPA известен как «эндокринный разрушитель», так как он способен нарушать тонкий гормональный баланс в организме человека.
От бутылок до гибкой электроники
По словам профессора Сотцинга, биоразлагаемый пластик, получаемый из конопли, идеально подходит для создания прозрачных пленок, покрытий и других изделий, которые в настоящее время производятся из нефтепродуктов, в частности, из полиэтилентерефталата (ПЭТ). Этот материал используется повсеместно: от одноразовых бутылок для воды и упаковки продуктов до подложек для гибкой электроники.
Данные применения требуют стабильности при средних и высоких температурах, а также способности к формовке в расплавленном состоянии — и впервые эта задача была решена на основе конопляного поликарбоната.
Мукеррем Чакмак, соавтор исследования из Университета Пердью:
"Мы разработали строгую научную основу переработки, которая связывает молекулярную архитектуру с возможностью плавления, ориентационной вытяжкой и растяжимостью без ущерба для технологичности."
Проблема микропластика
Доктор Чакмак подчеркивает, что ПЭТ требует значительных объемов ископаемого топлива — сырой нефти и природного газа. После утилизации он распадается на микрочастицы, которые проникают в воду, воздух и пищу, вызывая воспалительные процессы и повреждения клеток.
Учёные уже давно ищут «зелёные» альтернативы ПЭТ, однако большинство полимеров, получаемых из растений и растительных отходов, уступают конопле по термостойкости и эластичности. Кроме того, их производство обходится дороже.
Катализаторы, применяемые для производства биопластиков, как правило, требовали высоких температур и создавали сложности с очисткой конечного продукта, что делало их непригодными для массового производства.
Конопля выходит на передний план
Для преодоления этих сложностей профессор Сотцинг и его команда обратились к конопле, легализованной в США в 2019 году. Они создали пластиковую пленку и провели испытания параметров обработки, которые обеспечивают ей нужную структуру и характеристики.
Этот поликарбонат в форме гладкой пленки демонстрирует очень высокий угол смачивания. Мы не ожидали, что наш CBD-карбонат будет иметь угол смачивания выше, чем у большинства полиолефинов.
Материалы с такими характеристиками могут быть использованы не только для упаковки, но и для упаковки медикаментов и покрытия катетеров.
Масштабирование и будущее
В настоящее время исследователи работают над созданием версии конопляного пластика с улучшенной механической прочностью и готовят пилотный проект по масштабированию производства.
На данный момент объемы производства CBD в мире недостаточны для полной замены ПЭТ в пластиках. Тем не менее, конопля уже начинает набирать популярность в производстве одежды, строительстве и пищевой промышленности, а её выращивание стремительно увеличивается.
Грегори Сотцинг:
"Это растение можно культивировать в самых различных климатических условиях, оно требует сравнительно немного воды и практически не нуждается в пестицидах. Коноплю можно чередовать с кукурузой, соей и другими продовольственными культурами, что делает её универсальной культурой для фермеров и способствует восстановлению плодородия почвы."
Если учёным удастся организовать масштабное производство, человечество получит не просто замену пластику, а поистине устойчивый и возобновляемый материал, способный навсегда изменить упаковочную индустрию.
